▷ Co je to ssd, jak to funguje a k čemu je?

Pevné disky, nebo lépe řečeno, pevné disky SSD nebo SSD jsou zde k dispozici. Téměř všichni uživatelé, kteří si zakoupí nové vybavení, mohou uvnitř tohoto typu úložnou jednotku najít. Co je to ale SSD a jak to funguje ? V tomto článku budeme podrobně hovořit o tomto elektronickém prvku a o tom, co ho odlišuje od známých pevných disků HDD.

Index obsahu

Od několika let jsme měli štěstí, že jsme zaznamenali velké změny v našich počítačích. Nejprve byly vícejádrové procesory a jejich architektura. To vedlo k tomu, že zařízení bylo rychlejší a rychlejší, vylepšené grafické karty, RAM. V našem týmu však stále existoval obrovský problém a nebyl to žádný jiný než pevný disk. Celý počítač plný integrovaných obvodů jsme stále měli uvnitř mechanický prvek.

Bylo by zbytečné mít extrémně rychlý procesor, pokud by byl přístup k datovému obsahu opravdu pomalý. Z tohoto a dalších důvodů se průmysl digitálních úložišť dostal do práce a následně snížil náklady na vytvoření tohoto nového typu jednotek. S poklesem nákladů se snížila také kapacita pro ukládání dat a také její spolehlivost.

V dnešní době již máme tento prvek prakticky standardizovaný a běžný ve všech nových zařízeních. A za relativně dostupnou cenu. Pokud chcete rychlý počítač, musíte mít jeden z nich pro svůj operační systém. Pojďme se tedy podívat, o čem jsou tyto disky SSD.

Co je SSD

Jednotka SSD (SSD) je jednotka pro ukládání dat, která jsou založena na použití energeticky nezávislé paměti nebo běžně nazývané flash paměti. Nahrazuje tak magnetické disky tradičních pevných disků.

Tyto flash paměti, nástupce staré EEPROM, umožňují operace čtení a zápisu více paměťových míst ve stejné operaci, čímž se zvyšuje rychlost ve srovnání s pamětí EEPROM, které v každé operaci mohly číst pouze jednu paměťovou buňku.

Použití paměti flash zahrnuje použití čipů pro uložení paměti. Odstraněním pohyblivých částí normálního pevného disku podstatně zvýšíme jeho přístup a rychlost zápisu.

V roce 2010 tyto zprávy zaznamenaly další skok, který skutečně vedl ke snížení výrobních nákladů, a tím i jejich dostupnosti pro uživatele. A to je použití dveří NAND k výrobě těchto flash vzpomínek.

Jedním z nejvýraznějších rysů logické brány NAND (A nebo obrácené Y) je to, že dokáže uchovávat data uvnitř i po výpadku napájení.

Tyto brány NAND jsou vyráběny pomocí plovoucích hradlových tranzistorů, což je položka, kde jsou uloženy bity. V případě pamětí RAM tyto tranzistory potřebují nepřetržité napájení, aby si udržely svůj stav, a ne ve flash pamětí. Když je načten plovoucí hradlový tranzistor, má uvnitř 0, a když je vyloženo, má 1.

Tyto vzpomínky jsou uspořádány do maticové formy, která je zase tvořena řadou po sobě jdoucích bran NAND. Říkáme úplný blok matice a řádky tvořící matici se nazývají stránky. Každý z těchto řádků má úložnou kapacitu mezi 2 KB a 16 KB. Pokud má každý blok 256 stránek, budeme mít velikost mezi 256 KB a 4 MB.

Rozdíl mezi SSD a RAM

S tímto, první věc, která přijde na mysl, je paměť RAM. Jak víme, tento typ paměti se používá k dodávání dat a programů do procesoru. Když vypneme počítač, na rozdíl od jednotek SSD je paměť RAM zcela prázdná.

Rozdíl spočívá v použití bran NAND. Tyto logické prvky ukládají poslední elektrický stav uvnitř a zůstávají i bez napájení.

Výrobní technologie

Pro výrobu těchto zařízení existují v zásadě dvě technologie skladování. Začalo to experimentovat s jednotkami založenými na RAM. To vyžadovalo prvek, který jim neustále dodával energii, aby nedošlo ke ztrátě dat.

Kvůli těmto omezením byla technologie DRAM v těchto jednotkách vyřazena ze vzhledu bran NAND s energeticky nezávislým úložištěm. Toto je ten, který se v současnosti používá a existují tři různé výrobní technologie:

SLC nebo jednotlivé úrovně buňky

Pomocí této metody je možné uložit jeden bit dat pro každou paměťovou buňku. Jeho konstrukce je vyrobena z jednotlivých křemíkových destiček, kterými získáte tenký paměťový čip a jednu úroveň úložiště. Tyto čipy mají výhodu vyšší rychlosti přístupu k datům, větší životnosti a menší spotřeby energie. Na druhé straně mají nižší kapacitu paměti, takže bude nutné postavit větší počet prasnic, čímž se zvýší jejich náklady na výstavbu.

Jeho výroba je prozatím omezena na průmyslová prostředí a prostředí clusterů serverů, kde musí být kvalita úložiště vyšší.

MLC nebo víceúrovňová buňka

Tento způsob výroby je opakem předchozího. Každý paměťový čip je vyráběn stohováním křemíkových destiček do jediného víceúrovňového čipu. Pokud jde o jeho výhody, jsou ty, které mají větší úložnou kapacitu na čip, je možné uložit pro každou buňku dva bity, což vytváří celkem 4 různé stavy. A také levnější výrobní náklady.

Jako nevýhody citujeme právě naopak než v předchozím případě: pomalejší přístup a čipy s menší životností.

TLC nebo trojitá úroveň buňky

V tomto případě výrobní proces dokáže implementovat 3 bity pro každou buňku, což umožňuje uložit až 8 stavů. Výrobní cena je levnější a přístup k obsahu je méně efektivní. Jedná se tedy o nejlevnější jednotky, které lze pořídit, ale jejich životnost je omezena na asi 1000 zápisů.

TRIM technologie

Předmětem čekajícím na úložných jednotkách SSD je přesně jejich trvanlivost. Paměťové buňky se degradují pro každé zapisování a mazání, které se na nich provádí, což způsobuje rychlé použití degradovaných disků, což vede k selhání integrity souborů a ztrátě souborů.

Proces mazání souborů z SSD je poměrně složitý. Můžeme psát obsah na úrovni řádku, ale můžeme je smazat pouze na úrovni bloku. To znamená, že pokud existují v tomto bloku užitečné soubory kromě těch, které musí být odstraněny, bude to také odstraněno.

Chcete-li zabránit tomu, aby byly platné soubory odstraněny, měly by být tyto soubory odebrány a uloženy do nového řádku, pak odstranit blok a poté přepsat platná data, kde byla dříve. Důsledkem celého tohoto procesu je další degradace paměťových buněk tím, že se musí provádět další zápisy a delece.

V reakci na to se objevují technologie jako TRIM. TRIM umožňuje komunikaci mezi operačním systémem a paměťovou jednotkou, takže je to samotný systém, který sdělí SSD data, která musí vymazat. Když vymažeme data ve Windows, data nebudou fyzicky vymazána, ale místo toho získají vlastnictví, že nebudou použita. To umožňuje omezit procesy zápisu a fyzického mazání paměťových buněk. Od společnosti Microsoft byla tato technologie implementována od systému Windows 7.

Fyzické komponenty jednotky SSD

Pokud jde o komponenty jednotky SSD, můžeme zmínit tři kritické prvky:

Controller: je procesor odpovědný za správu a správu operací prováděných na paměťových modulech NAND.

Mezipaměť: Také v tomto typu jednotek existuje paměťové zařízení DRAM, které urychluje proces přenosu dat z jednotky do RAM a procesoru.

Kondenzátor: Kondenzátory mají funkci zachování integrity dat v případě náhlého výpadku napájení. Pokud jsou data v pohybu v důsledku řezu, bude díky kondenzátorům možné tato data ukládat, aby nedošlo ke ztrátě.

Technologie připojení

SATA

Běžné disky SSD mají stejnou technologii připojení jako běžné pevné disky, to znamená, že k jejich připojení k základní desce používají port SATA 3. Tímto způsobem získáme přenos 600 MB / s.

PCI-Express

Existuje však ještě rychlejší připojení a komunikační technologie zvaná NVMe. Pomocí této metody budou jednotky přímo připojeny k rozšiřujícím slotům PCI-Express na naší základní desce. Tímto způsobem je možné dosáhnout přenosových rychlostí až 2 GB / s při čtení a 1, 5 GB / s písemně.

Je obvyklé, že tyto pevné disky nemají obvyklý formát zapouzdření pravoúhlého 2, 5 palce, ale vypadají jako rozšiřující karty, jako jsou zachycovače nebo grafické karty bez chladiče.

M.2

Jedná se o nový komunikační standard, který má nahradit středně a krátkodobě typ SATA. Používá komunikační protokoly SATA i NVMe. Tyto jednotky jsou přímo připojeny ke konkrétnímu portu na základní desce. Tímto způsobem se vyhneme obsazení slotů PCI-E a budeme mít specifické porty. Tento standard nemá rychlost PCI-E, ale je mnohem vyšší než SATA a již existují pohony všech výrobců za mírné ceny.

Aspekty zvažovat SSD

Při nákupu SSD musíme znát jeho výhody i nevýhody, a pokud je náš systém vhodný.

Souborové systémy

Jak jsme viděli, správa SSD disku se zcela liší od toho, co jsme viděli pro normální pevné disky. To je důvod, proč tradiční souborové systémy musely aktualizovat svou vnitřní operační strukturu, aby vyhovovala potřebám těchto jednotek. Pokud by tomu tak nebylo, způsobilo by to rychlou degradaci jednotek, což by výrazně zkrátilo jejich životnost.

NTFS

Jasným příkladem je systém souborů Windows. Jedna z prvních optimalizací, které byly implementovány, protože systém Windows Vista měl správně zarovnat oddíl se systémem. To umožnilo provádět další operace čtení a zápisu, protože organizace sektorů se liší v mechanických jednotkách a SSD.

V novějších verzích systému Windows 7 systémy implementují vylepšení SSD, jako je deaktivace defragmentátoru souborů, služba Superfetch, ReadyBoost a zavedení příkazu TRIM, aby se prodloužila životnost SSD.

Výhody SSD oproti mechanickému disku

• Čtení / Zápis: Významné zvýšení základních operací odstraněním mechanických součástí. Jeho nejcennější a nejvýznamnější charakteristika. Otevření aplikací a souborů: přímo z výše uvedeného vyplývá, že aplikace a soubory se otevírají mnohem rychleji a doba spuštění počítače dramaticky poklesne. Poruchy a zabezpečení: Čas mezi poruchami se výrazně zvyšuje a zvyšuje se bezpečnost transakcí zlepšením čištění dat a nedochází ke změnám výkonu, když je jednotka plná nebo prázdná. Vymazání souborů je také bezpečnější, protože jakmile jsou fyzicky odstraněny, jsou soubory zcela neopravitelné. Energie: bude vyžadovat menší spotřebu energie a výrobu tepla. Hluk: protože neexistují žádné mechanické prvky, bude produkce hluku nulová. Hmotnost a odolnost: snížením mechanických součástí a velikosti je jejich hmotnost menší a odolnost vůči nárazům je mnohem lepší.

Nevýhody SSD

• Užitečná životnost: Tyto jednotky mají obecně méně užitečnou životnost než tradiční disky. To je relativní k intenzitě použití, které je jim dáno a výrobní technologii. Cena: Cena za GB je výrazně vyšší než u tradičních disků. Nacházíme tedy mnohem menší disky s vyššími cenami. Úložná kapacita: Pevné disky na trhu stále existují s menší úložnou kapacitou než mechanické disky. Ne kvůli hardwarovým omezením (od té doby bylo zveřejněno, že Nimbus Data plánuje vybudovat SSD 100 TB), ale kvůli jejich nákladům. Obnova dat: Jak je uvedeno v výhodách, SSD smaže soubory trvale, a to je také nevýhoda, pokud chceme obnovit smazané soubory. Přesto nám technologie TRIM v tomto ohledu dává příležitost. Katastrofické poruchy: zatímco mechanické disky postupně degradují a můžeme si to všimnout, SSD selže bez varování a tato chyba je úplná a konečná. Takže soubory ztratíme téměř úplně bezpečně. Úkoly údržby: V tomto případě jsou tyto úkoly velmi škodlivé pro pevný disk. Defragmentace SSD nedává smysl, ale nedoporučuje se konfigurovat část prostoru na virtuální paměť. Tento proces způsobuje, že se nosí ještě více.

Pokud chcete znát všechny podrobnosti o mechanických pevných discích, doporučujeme náš článek:

Tímto dokončíme vysvětlení toho, co je SSD a jak to funguje. Bylo to pro vás užitečné? Máte nějaké dotazy? ?